輸電線路耐蝕型鋁導(dǎo)線提高導(dǎo)電性能的研究與應(yīng)用

1、輸電線路耐蝕型鋁導(dǎo)線提高導(dǎo)電性能的研究與應(yīng)用張衛(wèi)星山東大學(xué)電氣工程學(xué)院濟南250061[摘要]本文針對目前輸電線路已使用的耐蝕型鋁導(dǎo)線普遍存在導(dǎo)線耐蝕性能提高則相應(yīng)導(dǎo)電性能下降的實際情況，提出了采用在已滿足電工用鋁標(biāo)準(zhǔn)的鋁線中添加富鈰稀土提高導(dǎo)電率，再添加耐蝕合金元素并經(jīng)特殊工藝處理，使之在滿足電工用鋁導(dǎo)線國標(biāo)基礎(chǔ)上達到平衡－“稀土與耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的方法。對其機理進行了初步分析與研究。同時對拉拔成型的鋁導(dǎo)線進行了導(dǎo)電性能及耐蝕性

2、能的比較，結(jié)果表明該技術(shù)是提高鋁導(dǎo)線耐蝕性能同時保持良好導(dǎo)電性能的有效方法。[關(guān)鍵詞]輸電線路耐蝕性能導(dǎo)電性能由于大氣環(huán)境的變化，特別是工業(yè)重污染地區(qū)、酸雨頻繁和沿海地區(qū)，對鋼芯鋁絞線的抗大氣腐蝕性能提出了越來越高的要求。雖然鋼芯鋁絞線長期使用后腐蝕危害主要集中在鋼芯，但是鋁導(dǎo)線的腐蝕也是不可忽視的一部分，主要表現(xiàn)為：長期使用后的鋁導(dǎo)線在大氣環(huán)境下不可避免的產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，主要以“晶間腐蝕”為特征，而腐蝕后的鋁導(dǎo)線其導(dǎo)電率受到影響，在維持

3、原線路電負(fù)載的條件下，不僅增加了“線耗”，同時運行時導(dǎo)線溫度一般會不同程度提高，溫度的提高則又使腐蝕速度加快，從而形成惡性循環(huán)。國外從五十年代開始了耐蝕鋁導(dǎo)線的研制工作，六十年代在國內(nèi)也引起了關(guān)注。但目前該類耐蝕鋁導(dǎo)線產(chǎn)品存在一個共同的缺陷，就是隨著耐蝕性能提高，其導(dǎo)電率下降。如具有代表性的產(chǎn)品鋁鎂合金導(dǎo)線，雖然耐蝕性能提高同時兼有抗拉強度高的特點，但是其導(dǎo)電率下降13％左右，因而限制了其廣泛應(yīng)用。因此研究確保導(dǎo)電率≥61％IACS，電

4、阻率≤0.028264Ωmm2m前提下，具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕的耐蝕鋁導(dǎo)線是有著實際重要意義的研究工作。一、“稀土與耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的基本原理我國科技工作者[1][2]就稀土添加在鋁中提高導(dǎo)電率的作用，進行了深入的研究并獲得了很好的應(yīng)用效果，并從七個方面解釋了其作用機理，總結(jié)性的提出了“稀土的加入，降低了鋁固溶體中硅的含量，這是提高導(dǎo)電率的主要原因”，并采用“稀土優(yōu)化綜合處理法”，使國產(chǎn)非電工級鋁錠經(jīng)該法處理后直接生產(chǎn)達電工級鋁錠要

5、求的產(chǎn)品，實際生產(chǎn)工業(yè)化后解決了我國由于大部分鋁資源與國外不同，生產(chǎn)的鋁錠為含硅量高的非電工用鋁錠的難題。影響鋁導(dǎo)電性能的主要因素是鋁中的硅含量。“稀土優(yōu)化綜合處理法”的目的是將非電工用鋁錠經(jīng)處理達到國標(biāo)要求的導(dǎo)電率≥61％IACS，電阻率≤0.028264Ωmm2m水平的電工用鋁錠，由于課題性質(zhì)原因，因而未做繼續(xù)提高導(dǎo)電率的工作?！跋⊥僚c耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的基本原理為：在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的電工級鋁錠中，繼續(xù)添加富鈰稀土進行處理，使鋁固

6、溶體中硅含量繼續(xù)減少，導(dǎo)電率進一步提高，然后再添加耐蝕合金元素，由于耐蝕合金元素的加入使導(dǎo)電率下降，最后在富鈰稀土處理提高導(dǎo)電率和耐蝕合金加入降低導(dǎo)電率這一對矛盾中，找出既滿足導(dǎo)電率≥61％IACS，電阻率≤0.028264Ωmm2m，又能使耐蝕性能提高的經(jīng)濟合理平衡點。鋁固溶體中硅含量是影響導(dǎo)電率的主要因素。富鈰稀土加入鋁中與硅一起以置換固溶的方式溶入Fe3SiAl12雜質(zhì)相（α相）并形成CeSi2或Ce5Si3等類化合物是稀土在鋁中

7、存在的主表1電工級鋁錠鋁桿與耐蝕鋁基合金鋁桿導(dǎo)電性能與耐蝕性能對比實驗電工級鋁錠鋁桿耐蝕鋁基合金鋁桿φ9.51五組試樣平均值φ9.51五組試樣平均值電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重法gm2hr電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重gm2hr0.027980.4790.027940.187φ6.43五組試樣平均值φ6.43五組試樣平均值電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重法gm2hr電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重gm2hr0.028040.481

8、0.028170.179鹽水噴霧試驗條件：NaCl：CuCl2，505gL：0.260.2gL；pH=3.1～3.3；試驗溫度501℃，試驗周期96小時。以φ650鋁基合金鋁桿冷拉拔成鋁線，經(jīng)測試鋁線電氣性能符合國家GB395583標(biāo)準(zhǔn)。表2、3給出了批量生產(chǎn)的鋁基導(dǎo)線鹽水噴霧腐蝕試驗和全浸腐蝕試驗結(jié)果。鹽水噴霧試驗條件同表1。表2鹽水噴霧加速腐蝕試驗尺寸mm試驗樣品編號直徑長度腐蝕失重率gm2hr平均失重率gm2hr12.807160

9、.10.18622.806160.40.17932.801160.70.183耐蝕鋁基合金線42.803160.90.1900.18412.804160.70.47622.807160.30.48132.803160.10.487電工級鋁線42.806160.50.4790.488表3全浸腐蝕試驗試驗樣品編號樣品直徑mm腐蝕失重率gm2hr平均失重率gm2hr12.8070.41322.8010.390耐蝕鋁基合金線32.8030.38